10 kV XLPE电力电缆稳态温度场和额定载流量的计算

目的电力电缆的载流量的确定受几种因素的影响,其中包括电缆结构、敷设条件和周围环境,电力电缆温度场和载流量计算对于在保证电缆线路运行可靠性和使用寿命的条件下,充分发挥电缆的输送能力、提高其经济性具有重要的意义。方法针对排管敷设方式的10 kV三芯交联聚乙烯(XLPE)电力电缆,以IEC60287标准算法为依据,采用热路解析法对其在稳态运行条件下的温度场和载流量进行了计算研究。结果电缆载流量随着电缆敷设根数的增加而明显下降,受周围环境影响较大。结论计算结果有助于运行中电缆载流量的评估和新敷设电缆线路的设计。     

油浸式变压器二维电磁-流体-温度场耦合分析方法研究

介绍了一种基于有限元法的变压器二维电磁-流体-温度场耦合分析方法。通过建立变压器二维模型,采用有限元法求解变压器内磁通密度分布;并计算变压器铁心及绕组损耗。随后,采用多物理场间接耦合方法将损耗作为热源加载条件求解变压器流体-温度场,分析变压器内部油流速度及温度分布。对35 kV油浸式变压器进行二维电磁-流体-温度场分析,将温度仿真结果与经验公式的热点温度计算结果进行对比,验证了方法的有效性和正确性。     

高压电力电缆温度场和载流量数值计算软件的研究

利用VB6.0开发基于有限元的高压交联聚乙烯电力电缆在直埋、排管、隧道和沟槽等敷设方式下的温度场和载流量计算软件.该软件集成了图形化技术和数据库技术,建立了各种电力电缆参数的数据库,可以动态修改电缆参数,方便地选择和设置电缆型号、敷设方式、接地方式、排列方式和环境参数.测试表明,该软件可以满足大多数工程需求.     

母线设备的电-磁-流-热多物理场耦合分析

利用MpCCI耦合接口软件实现了母线电磁场-流场-温度场的耦合分析.利用Ansys软件对母线进行电磁分析,Fluent软件对母线及周边流场进行分析,二者基于MpCCI耦合平台进行交换数据与协同计算迭代求解.分析了不同工作电流对母线及周边流场电-磁-流-热的各参数影响,考虑了热损耗对流场的作用与对流散热对母线材料的影响.模拟结果表明,磁感应强度、焦耳热损耗、温度、空气流速均会随工作电流增大而增大.该方法分析结果与实际相符且具有良好的收敛性,同时也为电磁设备的多物理场耦合分析提供了新思路.     

基于电磁-温度耦合方法的永磁驱动器温度场分析

基于电磁-温度场耦合方法,分析了盘式永磁驱动器的温度场.基于电磁场解析计算建立了盘式永磁驱动器的电磁场解析模型,推导了涡流损耗公式.计算了热阻和散热系数,并以涡流损耗为热源,建立了盘式永磁驱动器等效热网络模型.预测随负载变化时盘式永磁驱动器的涡流损耗和铜盘温度的变化.解析结果与有限元结果比较表明:基于电磁-温度场耦合方法所建立的电磁场解析模型和温度场解析模型能快速、准确地预测涡流损耗和铜盘温度.     

地下电缆的敷设形式与散热条件分析

电力电缆作为电能传输的重要设备,在电力系统中的应用日益广泛,其敷设方式及敷设环境越来越复杂。传统的电缆载流量计算方法中,各参数一般都采用IEC-60287标准中的推荐值,与现场运行中电缆的参数存在较大差异,致使载流量的理论计算值与实际值有着明显偏差。同时,电缆的敷设方式多种多样,如直埋、电缆沟、隧道、排管敷设等。不同的敷设方式,将直接影响到电缆运行的经济性和可靠性。因此,如果能够根据复杂的外界环境,实时准确的计算出电缆的载流量,确定最优的敷设方案,对于提高电缆利用率,保障电缆安全运行有着重要的理论和实际意义。     

基于有限元法的XLPE电缆载流量计算及其影响因素分析

根据传热学和有限元基本原理,利用土壤区域划分法,建立了一种基于有限元法的XLPE电缆载流量计算模型,能够按照土壤热阻系数的不同对XLPE电缆周围土壤区域进行划分。根据XLPE电缆的结构参数和周围敷设区域的物性参数分析了XLPE电缆内部各层的温度分布情况,并提出了一种基于二分法来计算电缆载流量的方法。对比分析结果表明,相对于IEC60287中的热路法,该模型不仅计算结果准确,而且能更方便地考虑外界环境因素对电缆载流量的影响。通过实例仿真得出了不同影响因素对电缆载流量的影响规律,为优化电缆敷设方式提供了重要的理论依据。     

改善高压单芯电缆载流量的方法

从高压单芯电缆线路的工程设计角度,提出改善电缆载流量的一些方法,包括采用合理的电缆排列配置方式、采用合理接地方式和分段长度、降低敷设环境温度、降低电缆外部热阻和采用合理敷设方式,并且对上述方法进行计算分析,统计其对电缆载流量的影响程度,从而让设计人员在工程实际中,清楚知道采用哪种方法更能有效的改善电缆载流量。     

电缆排管敷设的施工与运行管理

文章简述了电缆敷设的特点、工井、排管的技术要求、电缆排管的优缺点及施工前期准备,现场施工、竣工验收、同种电缆在几种不同型号、规格排管中的额定载流量。     

传热学与电学问题的迁移类比研究：(2)工程实践

为验证传热学与电学迁移类比理论研究成果的可行性与工程实践价值,给出了两个利用热电类比思想解决电气工程领域实际问题的典型应用案例。针对特殊区域电缆载流量合理核算的难题,基于热电类比分析思路构建电缆径向热路,将电缆结构的各层绝缘材料热阻与各层损耗进行归算,建立了穿过不利散热区电缆的分布式参数热路模型,给出了求解电缆温度场与载流量的思路,弥补了当前国际电工委员会(IEC)标准推荐计算方法的不足;针对变压器热点温度预测方法不能同时满足实时性与准确性的问题,结合变压器传热过程分析与热电类比理论构建了变压器的集中式参数热路模型,将基尔霍夫电流定律类比应用于热路模型,提出了热点温度快速预测方法。实例分析发现,所提模型相较于IEC推荐方法具有更高的预测精度。热电类比方法能有效地解决电气工程领域的实际应用问题,迁移类比学习应可推动不同学科交叉的创新与发展。     

金属模具电磁热裂纹止裂研究的新进展

综述了在理论分析、数值模拟和实验研究方面，关于利用电磁热效应实现金属模具裂纹止裂研究的最新进展，所得结论可以为工程实际问题的解决提供指导。采用复变函数方法，建立了金属模具电磁热效应空间裂纹止裂的理论分析模型，求解了通电瞬间裂尖附近的热源功率、温度场和热应力场；采用电、热和机械场三场顺次耦合的有限元分析方法建立了金属模具中平面、空间裂纹电磁热裂纹止裂的数值分析模型：采用自制的ZL-1型和改进型ZL-2超强脉冲电流发生装置实现了金属模具试件中电磁热裂纹止裂；研究了各种实际金属模具中裂纹电磁热止裂后的修复。为将电磁热裂纹止裂应用到金属模具裂纹止裂中进行了基础研究工作。     

金属波导对电子设备电磁效应的影响

为减少电子设备中通风散热孔洞耦合的电磁干扰,采用金属波导来屏蔽孔洞.从干扰源的种类、波导长度、波导形状3方面研究金属波导对电子设备中心点处电场与屏蔽效能的影响.UWB对金属腔体的影响最大,快速HEMP对腔体的影响最小;增加矩形波导长度,有利于抑制低频段电磁干扰;圆形波导和方形波导对干扰源的抑制能力较强.研究结果能为电子设备的电磁防护提供理论参考,指导工程防护设计,具有重要的应用价值.     

考虑气隙的电磁连铸圆坯传热凝固数值模拟

通过双向迭代耦合的方法,建立了电磁连铸结晶器区域内的传热凝固有限元分析模型.通过对凝固坯壳与结晶器接触状态的数学描述,来模拟软接触结晶器内的热和力学状态,研究了高频交变电磁场对气隙分布及铸坯温度场的作用规律.结果表明,采用双向迭代耦合的方法,可更准确地描述电磁软接触连铸结晶器内的热-力学行为;高频交变磁场下,钢液的初始凝固点位置较常规连铸下移,初始凝固壳减薄,气隙生长延迟;在结晶器下段,由于电磁力的搅拌作用凝壳厚度又有所增加,气隙量大于常规连铸.     

大型水轮发电机电磁场模型及其对温度场的影响

为了准确分析大型水轮发电机的损耗和发热问题,分别建立了2维稳态电磁场、运动电磁场和场路耦合的有限元模型,并以1台36MW贯流式水轮发电机为例,对转子铁芯损耗和阻尼绕组损耗进行了计算。在此基础上,结合3维温度场有限元计算,分析了3种不同电磁场模型对转子热源和温度计算结果的影响,并与试验数据进行了对比。结果表明,场路耦合模型计算精度更高,额定工况时每根阻尼条的损耗不等,背风面阻尼条的发热明显大于迎风面的阻尼条,转子最高温度位于阻尼绕组而非励磁绕组。研究结果对提高大型水轮发电机转子损耗和温度场的计算精度以及设计、运行的可靠性具有参考价值。     

负重轮橡胶轮缘温度场有限元分析

建立了负重轮橡胶轮缘温度场有限元模型,给出了模型的节点生热率和表面传热系数的计算方法。用ＡＮＳＹＳ有限元分析软件计算了某型负重轮橡胶轮缘的温度场,定量分析了５个参数和对轮缘最高温度的影响。分析结果表明,所建立的有限元模型在实心轮胎温度场分析中切实可行,减小轮缘橡胶的损耗因子,提高橡胶的热导率以及减小负重轮的挂胶厚度,有利于减小负重轮的发热。     

侧壁式感应加热中间包磁/热/流耦合模拟

提出一种新的中间包感应加热方式,建立了三种线圈模型,模拟研究了三种线圈模型的电磁力分布及其对中间包内流场和温度场的影响,并结合RTD曲线评估了最佳线圈模型和加热功率.结果表明:感应线圈向端部移动有利于改善浇注区远端钢液流动形态及温度分布;相同加热功率条件下,U形感应加热线圈优于E形感应加热线圈,且相较于双侧对称分布U形线圈,单侧U形线圈的热效率更佳,冶金效果更好;提高感应加热功率有利于改善钢液的流动和提高铸坯的质量;对于四流中间包,加热功率为800~1 000 kW时,可达到均温补热的效果.